Разработка эффективной технологии выемки мощных пологих пластов на участках с ограниченными размерами

  • Вид работы:
    Курсовая работа (т)
  • Предмет:
    Геология
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    835,01 Кб
  • Опубликовано:
    2015-02-05
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Разработка эффективной технологии выемки мощных пологих пластов на участках с ограниченными размерами

Оглавление

1. Актуальность проблемы

. Горно-геологические условия залегания мощных пластов Кузбасса

.1 Общия характеристика

.2 Специфика условий горных работ на шахте «Распадская-Коксовая»

. Анализ опыта использования систем разработки короткими очистными забоями при разработке пластовых месторождений полезных ископаемых

.1 Общая характеристика

.2 Использование камерно столбовой системы при отработке целика угля неправильной формы в пределах горного отвода ОАО «шахты им. 7 Ноября»

.3 Использование камерно столбовой системы при отработке пласта 7-7а в горно-геологических условиях ОАО «шахта Распадская»

.4 Анализ технологических схем отработки угольных пластов короткими очистными забоями

. Выводы

.Список используемой литературы

1. 
Актуальность проблемы

Технология добычи угля подземным способом в России в основном базируется на технологии отработки пологих и наклонных пластов длинными столбами. В свою очередь, последняя подразделяется на выемку угля длинными столбами по простиранию, по падению и на восстание. Система отработки угольных пластов длинными забоями по простиранию является превалирующей.

Существующее законодательство России по использованию и разработке недр ставит перед угольными предприятиями жесткие требования по полноте выемки запасов угля в границах утвержденного (шахтного поля) горного отвода. Эти жесткие требования не учитывают экономическую эффективность и целесообразность отработки угольных пластов сложного строения в сложных горно-геологических условиях.

Технология отработки угольных пластов длинными столбами является, по сути своей, в основном высокоэффективной технологией в определенных пограничных условиях:

выемочные столбы должны быть длиной 2-3 км и более;

длина очистного забоя 250-300 м и более;

запасы угля в столбе лавы 2-3 млн т и более;

при наличии установленного в них высокопроизводительного и безаварийного оборудования очистные забои могут развивать максимальную производительность, равную технической производительности установленного оборудования, при условии, если газоносность в этих забоях не будет ограничивать их производительность;

при решении на стадии проектирования и подготовки высокопроизводительных забоев, вопросов снижения в них метановыделения за счет применения новых способов и средств снижения метановыделения;

создание комфортных и безопасных условий труда в этих забоях.

В то время, когда производственную деятельность угольной промышленности финансировало государство, неэффективность отработки нарушенных угольных пластов, сложного строения, ограниченных по простиранию и падению, а также сложной конфигурации покрывалась результатами деятельности хорошо работающих угольных предприятий, но в целом работа угольных предприятий и отрасли была нерентабельной, в том числе из-за полноты отработки неэффективных угольных пластов и их участков [6].

Примеры эффективной работы угольных предприятий за рубежом показывают, что рентабельность работы как отдельных угольных предприятий, так и угольных отраслей разных стран в целом можно достичь за счет наиболее эффективных угольных пластов.

В новых рыночных условиях взаимодействия производителя с покупателем достичь высокой эффективности производства добычи угля можно в первую очередь за счет отработки эффективности запасов угля при использовании существующих эффективных технологий добычи и применения эффективной и безаварийной техники, создания комфортных и безопасных условий труда.

Любое угольное предприятие будет рентабельным при условии, если цена 1 т реализуемого угля будет выше затрат на его добычу, переработку и реализацию, т. е. цена реализуемой 1 т угля будет выше себестоимости 1 т угля.

Таким образом, чтобы выполнить условия рентабельности горного предприятия, необходимо отрабатывать с применением наиболее прогрессивной существующей технологии экономически обоснованные к отработке запасы угля с конкретными горно-геологическими характеристиками.

Таким образом, можно сказать, что все существующие разведанные запасы угля должны быть квалифицированы более строго по критерию экономической эффективности их отработки при существующей технике и технологии. В первую очередь должны быть выделены запасы, пригодные к отработке их длинными столбами с высокой погрузкой до 15-20 тыс. т в сутки на очистной забой. Запасы высококачественных коксующихся углей, не пригодных к отработке длинными столбами, должны отрабатываться высокоэффективными нетрадиционными для угольной отрасли России камерной и камерностолбовой технологиями с высоким уровнем механизации[2].

Кроме того, значительная часть высококачественных углей в больших количествах сосредоточена в различных оставленных охранных целиках и работающих шахт[13]. Значительные запасы высококачественных углей, законсервированных в горных отводах закрытых шахт, также с незначительными затратами с применением камерной и камерно-столбовой технологий могут быть отработаны с высокой рентабельностью.

Указанные технологии отличаются высокой мобильностью и высокой адаптивностью к изменению горно-геологических условий, что позволяет с высокой эффективностью отрабатывать угольные пласты в сложных горно-геологических условиях.

Эффективность данной технологии подтверждается техникоэкономическими показателями отработки угольных пластов различной мощности короткозабойными системами разработки на некоторых шахтах Австралии.

С развитием частного бизнеса в угольной промышленности России, а частный бизнес может существовать только при высокой рентабельности и мобильности производства, на рынке подземных технологий добычи угля стала востребована и короткозабойная технология.

2. Горно-геологические условия залегания мощных пластов Кузбасса

 

.1 Общия характеристика


Мощные пологие пласты в Кузнецком бассейне залегают в различных горно-геологических условиях. На юге Кузбасса они сосредоточены в Оль- жерасском, Томском, Распадском, Мрасском, Кондомском, Аллардинском месторождениях.

Отработка мощных пластов осложняется высокой нарушенностыо, наличием у большинства пластов в кровле труднообрушаемых пород, высокой газообильностью, склонностью угля к самовозгоранию, удароопасностью и др. Балансовые запасы в мощных пологих и наклонных пластах составляют около 44 % от всех балансовых запасов угольного бассейна. Однако из-за указанных выше осложняющих факторов отработка мощных пологих и наклонных пластов производится с неудовлетворительными для настоящего времени техникоэкономическими показателями, характеризуется высокой аварийностью, проявлением в очистных забоях динамических и газодинамических проявлений горного давления.

Анализ балансовых запасов на шахтах Томусинского района показывает, что значительная их часть (более 45 %) относится к группе низкотехнологических, высокопроизводительная выемка которых механизированными комплексами является невозможной. Например, в условиях шахты им. Ленина только в целиках различного назначения оставлено запасов угля более 15 млн т.

Такая же ситуация и на других шахтах. В зонах геологических нарушений на участках с ограниченными размерами и сложной конфигурации нагрузка на очистной забой не превышает 600-700 т/сут, а производительность труда рабочих 10-11 т/вых. На пластах с труднообрушаемой кровлей из-за резких осадков пород кровли и высокой аварийности механизированных крепей переходят на отработку запасов укороченными лавами (шахта «Томская», «Усинская», им. Ленина). Поэтому отработку запасов угля в сложных условиях целесообразно осуществлять короткими забоями.

Таким образом, работа по обоснованию параметров и созданию технологических схем разработки мощных пологих пластов с труднообрушаемой кровлей камерно-столбовой системой является актуальной.

В Кузнецком угольном бассейне мощные пологие пласты залегают в широком диапазоне горно-геологических условий. Балансовые запасы в мощных пологих пластах составляют 14,8 млрд т, их распределение по районам приведено в таблице 1.

Таблица 1

Распределение балансовых запасов в мощных пластах Кузнецкого бассейна

Район

Балансовые запасы, млрд т

Томусинский

5,2

Мрасский

1,5

Кондомский

0,8

Бунгуро-Чумышский

1,0

Ерунаковский

3,7

Терсинский

0,5

Ленинский

2.3


В Томусинском районе мощные пласты залегают в Ольжерасском, Томском, Распадском, Мрасском месторождениях. В Осинниковском угольном районе - в Аллардинском и Кондомском месторождениях. Наиболее мощные пласты залегают в Томусинском районе, Аллардинском и Ерунаковском.

Томусинский район относится к наиболее освоенным и перспективным. Здесь впервые в отечественной и мировой практике внедрялись и совершенствовались технология отработки мощных пластов наклонными слоями, технология и технические средства отработки пластов с выпуском межслоевых и подкровельных пачек. Поэтому в этом районе предполагается провести испытания технологических схем отработки мощных пластов камерностолбовой системой.

Ольжерасское месторождение Томусинского угольного района в последние годы отрабатывалось тремя шахтами: им. Ленина, им. Шевякова и «Усинская». Здесь на сравнительно небольшой территории сосредоточены значительные запасы высококачественного каменного угля. Месторождение осваивается из долины р. Усы и ее притока Ольжерас.

Месторождение представляет собой пологий моноклинал, пласты месторождения относятся к верхнебалахоновской свите балахоновской толщи.

Ольжерасское месторождение включает угольные пласты с углями разных марок до коксующихся. Залегание пластов пологое, преимущественно с углами падения от 5 до 25°, мощность пластов весьма значительная - до 10 м и более. Рельеф местности гористый со значительными колебаниями отметок долин и водоразделов.

В стратиграфическом разрезе в кемеровскую подсвиту входит 14 пластов с суммарной мощностью 26-28 м, коэффициент угленосности составляет 8-10 %. В основном это пласты средней мощности. Усятская подсвита включает самые верхние и мощные пласты (от I до VI). Общая мощность пластов подсвиты составляет 20-25 м, угленосность толщи колеблется от 12 до 15 %.

Как уже отмечалось выше, мощные пласты входят в состав усятской подсвиты. Пласт верхний I является нерабочим. Ниже его залегает пласт III. Его мощность изменяется от 8,5 до 9,5 м. Пласт сложного строения, включает от 2 до 3 породных прослоев углистого аргиллита суммарной мощностью 1,5 м, расположенных в верхней части пласта. Уголь пласта представлен несколькими ингредиентами и делится по этому признаку на три слоя:

1-      слой - мощностью 1,4-2,2 м с изменяющейся крепостью (коэффициент крепости по шкале проф. Протодьяконова изменяется от 0,8 до 1,3). Уголь представлен блестящими, полублестящими и матовыми разностями;

2-      й слой - мощностью 4,5-5 м, представлен полуматовым и матовыми разностями, с коэффициентом крепости 1,5-2,4;

3-      й слой - мощностью 1,8-2,2 м, представлен блестящими, полублестящими и матовыми разностями, коэффициент крепости изменяется от 1 до 1,8.

Кровля пласта относится к устойчивой, труднообрушаемой. В непосредственной кровле залегают алевролиты с частыми прослоями и линзами песчаников. Коэффициент крепости изменяется от 4 до 6. В основной кровле залегают преимущественно крепкие песчаники с коэффициентом крепости, достигающим до 8-10. По единой отраслевой классификации ВНИМИ активная кровля пласта относится к труднообрушаемой с шифром 3.1.3.

Пласт ГУ-У залегает в 28-32 м ниже пласта III. Междупластье сложено в основном песчаниками, а в верхней части - переслаиванием песчаников с крупнозернистыми алевролитами. Мощность пласта незначительно колеблется в пределах от 8,5 до 12,2 м при характерной мощности 10 м. Угол падения пласта в пределах месторождения изменяется при среднем значении 8-15°.

Пласт имеет сложную структуру, содержит до 4 породных прослоек общей мощностью до 1,0 м. С глубиной свойства угля и вмещающих пород пласта не изменяются. На отдельных участках месторождения пласт расщепляется на два самостоятельных пласта: IV и V. Общая мощность пласта при этом уменьшается.

-              верхняя пачка мощностью 2-2,5 м. Сложена блестящими и полублестящими разновидностями угля. Коэффициент крепости изменяется от 1 до 1,5.

-              средняя часть пласта мощностью до 3 м сложена из полуматовых (матовых) разновидностей угля с коэффициентом крепости 1,8-2,8;

-              нижняя часть мощностью 3-3,5 м состоит из полублестящих разновидностей угля с коэффициентом крепости 1-1,2.

Непосредственная кровля пласта мощностью до 1,5 м представлена конгломератом, переходящим в среднезернистый песчаник. В основной кровле залегают слои крепких крупнозернистых алевролитов и песчаников. Породы имеют высокую крепость, коэффициент крепости достигает до 10 и более. Кровлю пласта можно отнести к труднообрушаемой с шифром 3.1.3.

Пласт VI залегает ниже пласта ГУ-У на расстояния 30-33 м. Породы междуплатья представлены мелкозернистыми песчаниками. Мощность пластов изменяется от 4,5 до 6,5 м. Угол падения - от 5 до 15°.

Пласт имеет сложную структуру, содержит 4-7 породных прослойков мощностью от 0,02 до 0,7 м. Пласт разделяется примерно по центру на две части:

верхняя пачка мощностью 1,8-2,34 м сложена полуматовыми разновидностями угля с небольшой мощностью пачки тектонически мятого угля и матовыми разновидностями;

нижняя пачка имеет мощность 2,32-3,4 м, сложена преимущественно блестящими разновидностями угля. Эту пачку разделяют два породных прослоя мощностью 0,04-0,1 м. Уголь пачки хрупкий.

Кровлю пласта можно отнести к труднообрушаемой с шифром 3.1.3. На отдельных участках появляется «ложная» кровля, представленная слоем алевролита мощностью 0,5-2 м, отделенного от основной кровли пачкой углистого аргиллита с прослоями угля.

В пределах границ Ольжерасского и других месторождений наблюдаются высокой частотой мелкие и средние дизъюнктивные нарушения с амплитудами смещения 4-6 и 10-15 м.

Большая часть таких нарушений расположена в замковых частях мелких складок или в местах флексурообразных изгибов.

Основным типом дизъюнктивных нарушений являются взбрососдвиги, обратные надвиги и согласные взбросы. Амплитуда смещений нарушений достигает 10-15 м. Зона нарушений угля зависит от амплитуды и по висячему и лежачему бокам при амплитуде 5-6 м достигает 6-7 и до 10 м. В нарушениях амплитудой до 1 м зона нарушения пород незначительная - 4-5 м.

Угол падения сместителей при обратных надвигах изменяется от 6 до 12°, при взбрососдвигах 75-85°. Амплитуда смещения нарушений типа «взбросо- сдвиги» изменяется от 0,2 до 6-8 м. При нарушениях типа «согласный взброс» амплитуда смещений наблюдается до 18 м, угол падения сместителя 18-22°. Зона мятого угля в крыльях достигает 10 м и более.

Кливажная трещиноватость развита как в угле, так и в породах. На большей части площади месторождения преобладают две системы трещин, а на некоторых участках - три.

Особую сложность представляют нарушения типа «размывы». Встречаются в пределах границ месторождения отдельные зоны, нарушенные размывами. Обычно размывы располагаются в виде прямолинейных или слабоизгибающихся лент, вытянутых в северном или северо-восточном направлении. Каждая в отдельности лента как в ширину, так и в длину не выдержана. Пласт обычно размыт до 1-2 м по мощности, а ленты размыва располагаются относительно друг друга на расстоянии 4-6 м. Ширина полос достигает 5-6 м. Форма каждой ленты в разрезе имеет корытообразный вид. Заполняющие размывы породы однотипны с породами непосредственной кровли и имеют одинаковую слоистость. В отдельных случаях связь пород размывов с углем и породами кровли относительно слабая. Длина полос на отдельных участках достигает 200-300 м.

Анализ применяемых в отечественной и зарубежной практике технологических схем для отработки угольных пластов камерно-столбовой системой и учет фактических горно-геологических условий, выбранных для экспериментов, участков на угольных шахтах, позволили разработать следующие схемы для испытаний в шахтных условиях.

Уголь пласта является опасным по взрываемости угольной пыли, т.к. имеет выход летучих веществ 35-36%. Нижний предел взрывчатости отложившейся угольной пыли 23-32 г/м3 (ВостНИИ).

Изучение склонности углей к самовозгоранию выполнено ВостНИИ по пробам. По удароопасности пласты, входящие в границы участка, отнесены к удароопасным.

Естественная радиоактивность пород и угля по данным гамма-каротажа низкая и не превышает естественного фона.

 

.2 Специфика условий горных работ на шахте «Распадская-Коксовая»


Стратиграфия и литология

Участок расположен в левобережье р.Ольжерас. В геологическом строении участвуют отложения кузнецкой подсерии кольчугинской серии верхней перми и кемеровской свиты верхнебалахонской подсерии балахонской серии нижней перми (сверху вниз). Промышленная угленосность приурочена к отложениям кемеровской (Р1kr) свиты[16].

Кемеровская свита включает в себя верхние горизонты верхебалахонской подсерии. Верхней границей свиты является пласт I. За нижнюю границу принята почва пласта XVII . Мощность свиты от 230 до 300 м. Свита включает одиннадцать пластов рабочей мощности, два из которых (III и IV-V) являются самыми мощными (9-10 м), суммарная мощность пластов в свите - 42,1м. Коэффициент угленосности - 15,5%.

Рисунок - 2.1 Стратиграфический разрез Томь-Усинского района. 1 - гравелиты, 2 - песчаник, 3, 4 - алевролиты, 3 - крупнозернистые алевролиты, 4 - мелкозернистые алевролиты, 5 - переслаивание песчаника с алевролитом, 6 - уголь, 7 - долерит, диабаз

Породы, вмещающие угольные пласты, представлены аргиллитами, алевролитами, реже песчаниками и конгломератами и характеризуются высокой механической прочностью. Коэффициент крепости пород по шкале Протодьяконова - песчаников 7-14, алевролитов 4-7, конгломератов 9-14, породных прослоев 1,6-3,8 , углистых аргиллитов 1,5-1,8 , углей 1-2.

Продуктивная толща и перекрывающие ее осадки в общем залегают моноклинально, имея северо-западное падение с азимутом 300-340°. Углы падения пластов угля пологие и изменяются от 8 до 12 градусов.

Поверхность характеризуется резко расчлененным рельефом: максимальные отметки достигают 541 м (абс.) на водоразделах, а минимальные 260 м (абс.) - в пойме р. Ольжерас.

Четвертичные отложения имеют небольшую мощность от 3 до 10м, покрывают повсеместно палеозойские отложения. На водоразделах и склонах они представлены покровными пылеватыми суглинками, супесями, глиной, элювиально-делювиальной дресвой и обломками коренных пород; в долинах рек и ручьев - песчано-валунно-галечниковыми пойменно-русловыми и отложениями низких террас[6]

Рисунок 2.2 - Стратиграфический разрез Кемеровской свиты в пределах поля шахты «Распадская-Коксовая»

Тектоника

В тектоническом отношении поле шахты и глубокие горизонты Ольжерасского месторождения приурочены к главному моноклиналу Томусинского района.

Продуктивная толща и перекрывающие ее осадки кузнецкой свиты в общем залегают моноклинально, имея северо-западное падение с азимутом 300-340°. Углы падения пластов угля изменчивы, причем отмечаются две закономерности:

. Углы падения увеличиваются от верхних пластов к нижним. Так, в пределах действующего горизонта +260м (абс) углы падения по пластам Ш, IV-V, VI не превышают 18-22°, по нижним пластам ХП XVII углы падения увеличиваются до 25-28°, в отдельных случаях до 30° и выше. А на северо-восточном фланге шахты угол падения пластов достигает на выходах (на ограниченной площади) даже 50-60°.

. Углы падения всех пластов уменьшаются с глубиной от выходов пластов под наносы. Так углы падения на горизонте +260м (абс) колеблются от 18-22° до 25-30°, с глубиной же углы падения пластов несколько выполаживаются и уменьшаются до 5-10° (по верхним пластам) и 10-15° - по нижней группе пластов.

Общее моноклинальное залегание пород осложнено четырьмя флексурообразующими складками: Усинской, Сосновской, Ольжерасской и Кузнецкой. Кроме названных пликативных структур, в пределах главного моноклинала наблюдается дополнительная складчатость, выраженная в виде волнистости и мелких пологих складок. Главным типом тектонических разрывов являются пологие субмеридианальные дизъюнктивы преимущественно с восточным и северо-восточным падением сместителей - несогласные взбросы, надвиги. Вертикальная амплитуда смещения всех установленных на поле шахты разрывов определяется в основном величинами 5-25м, за исключением 2-х надвигов (I-I и III-III), максимальные амплитуды которых достигают 40-100 метров.

Характерной особенностью разрывов является изменчивость их амплитуд как по падению, так и по простиранию сместителя и преимущественная приуроченность к определенным стратиграфическим горизонтам. Большинство нарушений максимальную амплитуду имеют в верхних горизонтах кемеровской свиты, а в нижних разрывы постепенно затухают.

Дизъюнктивные нарушения и сопровождающие из зоны перемятых пород - один из основных горно-геологических факторов, создающих технические трудности при отработке угольных пластов и управлении их кровлями[12].

Характеристика угольных пластов

Пласты III, IV, V, IV-V, VI в стратиграфическом разрезе залегают в верхних горизонтах кемеровской свиты верхнебалахонской подсерии балахонской серии нижней перми.

Пласт III имеет сложное строение, относительно выдержанный по мощности, содержит от одного до девяти прослоев аргиллитов и алевролитов мощностью 0,05-0,50м. Общая мощность пласта изменяется от 12,35м до 8,20м. В районе пересечения наклонными стволами мощность пласта составляет 10,1м. Мощность угольных пачек 9,05 м. Углы падения пласта составляют 8-12о.

Угольная пыль пластов с выходом летучих веществ более 15 % является взрывоопасной. Угольный пласт III имеет средний выход летучих компонентов: 24,5 % .

Средняя зольность пласта III (чистые угольные пачки) -10,2 %.

Средняя зольность пласта III (с засорением породными прослоями) -13,9 %.

Влага аналитическая - 0,9 %.

Естественная влажность пласта III - 4,2 %.

Объемная масса угля пласта III - 1,31 г /см3

Породы непосредственной кровли пласта III представлены в основном алевролитами различной зернистости, с отпечатками растений, трещинами закрытого типа со следами подвижек. Породы непосредственной кровли имеют коэффициент крепости f=5-6 , σсж.=42-71 МПа и являются устойчивыми и среднеустойчивыми. Мощность алевролитов 7,7-11,6м. На значительной площади имеется ложная кровля - аргиллит углистый мощностью 0,10-1,0 м.

Основная кровля представлена преимущественно песчаниками различной зернистости с коэффициентом крепости f=9-11 , σсж.=64-194 МПа, реже переслаивающимися песчаниками и алевролитами. Мощность пород основной кровли составляет от 14,5 до 40 м. Кровля труднообрушающаяся, тяжёлая и средняя.

Вышележащий пласт II залегает в 8,70 - 9,45 м от кровли пласта III и при мощности 0,20 - 0,85 м имеет средний выход летучих компонентов 24,1 % и является взрывоопасным по пыли.

Пласт I залегающий в 50,0 - 52,0 м выше кровли пласта III в границах поля шахты встречается фрагментарно, не имеет повсеместного распространения и промышленной мощности.

Природная газоносность пласта III оценивается в 11-24м3/т.

В месте пересечения вентиляционного наклонного ствола № 2 с пластом III (ПК 158) природная газоносность составит 18 м3/т, вентиляционного наклонного ствола № 1 (ПК150+5,0м) - 22 м3/т, транспортного наклонного ствола (ПК 170+5,0 м) - 20,5 м3/т.

Пласт IV-V имеет сложное строение, выдержанный по мощности, содержит 1-11 прослоев аргиллитов и алевролитов мощностью 0,05-0,50 м. Общая мощность пласта колеблется от 9,4м до 11,05м. Средняя мощность пласта составляет 10,30м. Мощность угольных пачек 8,85 м. Углы падения пласта составляют 9-13о.

Средняя зольность пласта IV-V (чистые угольные пачки) -10,5 %.

Средняя зольность пласта IV-V(с засорением породными прослоями) -15,8 %.

Влага аналитическая - 0,9 %.

Естественная влажность пласта IV-V - 4,5 %.

Угольный пласт IV-V имеет средний выход летучих компонентов: 22,1 %.

Объемная масса угля пласта IV-V - 1,31 г /см3

На всей площади пласта IV-V в непосредственной кровле залегают песчаники часто с прослоями гравелитов и конгломератов. Породы непосредственной кровли имеют коэффициент крепости f=7-9 , σсж.=75-96 МПа. Песчаники слагают практически всю мощность междупластья между пластом IV-V и вышележащим пластом III. Мощность междупластья постепенно уменьшается в направлении с юго-запада на северо-восток, при этом среднее значение Увеличение ее мощности наблюдается в северном направлении, т.е. по падению пластов. Непосредственная кровля устойчивая, ложной кровли не отмечается.

В непосредственной кровле иногда отмечается пачка крупнозернистых алевролитов, коэффициент крепости f=5-6 , σсж.=60 МПа.

Природная газоносность пласта IV-V оценивается в 17,2-24м3/т.

В месте пересечения вентиляционного наклонного ствола № 2 с пластом IV-V (ПК 169) природная газоносность составит 18,5-19,0 м3/т, вентиляционного наклонного ствола № 1 (ПК162) - 22 м3/т, транспортного наклонного ствола (ПК 182) - 21,0 м3/т.

Пласт IV имеет сложное строение и содержит от 1 до 3-4 прослоев породы. Мощность породных прослоев колеблется от 0.02 до 0.20 м, литологически представленных алевролитом, реже углистыми аргиллитами. Средняя суммарная мощность угольных пачек - 1.85 м. Основная кровля пласта сложена песчаниками, непосредственная -конгломератами. Редко встречается ложная кровля мощностью от 0.20 до 1.0 м, представленная углистыми породами. По мощности и строению пласт относится к относительно выдержанным.

Пласт V на площади участка имеет среднюю мощность угольных пачек 6.0 м. В юго-западной части - простого строения, а в северо-восточной части появляются 2-3, реже 3-7 прослоев породы мощностью от 0.05 до 0.30 м, сложенных алевролитами, реже углистыми аргиллитами. Прослои породы имеют линзовидный характер. Непосредственная кровля - алевролит. Ложная кровля - углистый аргиллит и тонкие угольные слойки. Почва пласта - алевролит, иногда разной зернистости. По мощности и строению пласт относится к выдержанным.

Пласт VI имеет сложное строение, относительно выдержанный по мощности, содержит 0-7 прослоев алевролитов мощностью 0,05-0,50 м. Общая мощность пласта колеблется от 2,7 м до 5,25 м. В районе пересечения наклонными стволами мощность пласта составляет 3,40 м. Средняя мощность угольных пачек 2,90 м. Углы падения пласта составляют 4-15о. Средняя зольность пласта VI (чистые угольные пачки) -12,7 %.

Средняя зольность пласта VI (с засорением породными прослоями) -18,8 %.

Влага аналитическая - 0,8 %.

Естественная влажность пласта VI - 4,2 %.

Объемная масса угля пласта VI - 1,34 г /см3

Непосредственная кровля представлена разнозернистыми алевролитами. Породы непосредственной кровли имеют коэффициент крепости f=4-6 , σсж.=40-60 МПа.

Природная газоносность пласта VI оценивается в 17,4-24,2 м3/т.

В месте пересечения вентиляционного наклонного ствола № 2 с пластом VI (ПК 181) природная газоносность составит 19,5 м3/т, вентиляционного наклонного ствола № 1 (ПК177) - 22 м3/т, транспортного наклонного ствола (ПК 195+5,0 м) - 22,0 м3/т.

Пласт VI на поле «Томусинской 5-6» представлен двумя пачками - VI в. п. и VI н. п. Залегает в 38-40 м ниже пласта IV-V. Средняя суммарная мощность угольных пачек составляет : верхней пачки - 1.75 м, нижней - 2.15 м. Строение пласта сложное. Разделяющий пачки прослой породы имеет мощность 0.6-1.0 м. В верхней и нижней пачках пласта содержится по 1-3 прослоя породы мощностью от 0.03 до 0.15 м. Прослои сложены алевролитами, реже аргиллитами. Непосредственная кровля - алевролит, основная - песчаник. На отдельных локальных участках встречается ложная кровля мощностью от 1.0 до 1.40 м, представленная углистым аргиллитом.

Шахтное поле сильно осложнено дизъюнктивными геологическими нарушениями. Расположение основных нарушений в пределах поля шахты «Распадская-Коксовая» представлено на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 - Расположение основных дизъюнктивных геологических нарушений на участках №1 и №2 поля шахты «Распадская-Коксовая»

3. Анализ опыта использования систем разработки короткими очистными забоями при разработке пластовых месторождений полезных ископаемых


.1 Общая характеристика

В передовых угледобывающих странах при применении камерностолбовой технологии достигается высокая эффективность добычи угля.

Меньшие первоначальные затраты способствуют широкому применению камерной и камерно-столбовой технологий отработки угольных пластов.

Высокая мобильность самоходного оборудования способствует отработке «неудобных» запасов угля с высокой эффективностью.

При развитии частного бизнеса в угольной промышленности применение мобильного оборудования по стоимости значительно ниже стоимости оборудования для длинных очистных забоев позволяет за короткий срок добиться высокой рентабельности частного угольного предприятия.

В мировой практике добыча угля и других полезных ископаемых короткими забоями при камерной или камерно-столбовой системе разработки составляет более 40 %. Преимущественное распространение эти системы получили в США, Канаде, ЮАР и Австралии[9].

Производительность труда рабочих в шахтах, применяющих короткозабойную технологию с оборудованием в основном фирмы «Джой», значительно (в 2-3 раза) выше, чем в России и западно-европейских странах, в которых преимущественное распространение получили системы разработки длинными столбами.

Разработке короткозабойной технологии и средств для ее механизации в России не уделялось достаточного внимания.

В 1959-1961 гг. были проведены опытно-промышленные испытания короткозабойных технологий с использованием отечественного оборудования на шахтах Кузнецкого, Донецкого и Карагандинского бассейнов. Эти испытания показали, что, применяя маломощные проходческие комбайны и средства транспорта, не предназначенные работать в этих условиях, нельзя добиться улучшения технико-экономических показателей по сравнению с длинными механизированными забоями.

В целях ускорения работ по выявлению эффективности применения короткозабойной технологии в России в 1961 г. в США было закуплено 5 комплектов фирмы «Джой» и в 1962-1964 гг. на шахте «Томусинская 1-2» были проведены испытания короткозабойной технологии на пластах XI, XII и XIII мощностью 1,9-2,4 м с углом залегания до 14°.

За период испытаний нагрузка на очистной забой составила в среднем 400 т (лучшая - 1000 т/сутки), производительность труда рабочего по очистному забою на выход - от 14 до 60 т, потери угля - 20-30 %.

Однако в технической политике бывшего Минуглепрома преобладала в то время только концепция перехода на длинные забои с механизированными комплексами и агрегатами, получившая, как известно, достаточное развитие, что послужило основанием для остановки работ по короткозабойным технологиям.

Подземная разработка угольных месторождений сопровождается оставлением в недрах подготовленных к выемке участков отдельных пластов в виде целиков различного назначения, а также участков ограниченных размеров и неправильной формы. Потери угля на названных участках шахтных полей сокращают срок службы горизонтов отдельных шахт и удорожают стоимость добычи из-за необходимости разработки более удаленных от вскрывающих выработок участков, а также ускоренным переходом на нижележащие горизонты с худшими условиями.

В то же время применение на оставляемых целиках и участках как длинных, так и коротколавных механизированных комплексов нецелесообразно, а в большинстве случаев невозможно. Выемку угля в этих условиях можно осуществить только короткими забоями.

Оценка запасов угля, пригодных для отработки этой технологией, была произведена по 47 шахтам России, кроме Подмосковного бассейна, Ростовской области и Ерунаковского месторождения (мощность пластов - более 1,5 м, угол залегания - до 18°)[8].

Значительные запасы имеются в шахтах Ростовской области. Кроме того, эта технология может быть распространена на шахты-новостройки модульного типа (Ерунаковское месторождение) для проведения вскрывающих выработок и последующей отработки без применения механизированных комплексов, а также на особо мощные пожароопасные пласты с литой твердеющей закладкой. Это резко расширит область применения технологии.

С комплектом короткозабойного самоходного оборудования (проходческо-очистной комбайн и самоходный вагон):

по отработке запасов угля в целиках и пожароопасных пластах с литой твердеющей закладкой;

по отработке запасов угля в целиках с литой твердеющей закладкой в сочетании с обрушением;

по отработке запасов угля в целиках с обрушением с выемкой части запасов и оставлением целиков;

по отработке участков любой формы и ограниченных размеров с обрушением.

 

.2 Использование камерно столбовой системы при отработке целика угля неправильной формы в пределах горного отвода ОАО «шахты им. 7 Ноября»


В статье [5] авторами изложены результаты исследований по изучению безопасных параметров камерно-столбовой технологии при отработке ранее оставленного охранного целика в горно-геологических условиях пласта Полысаевского-1 в границах горного отвода ОАО «Шахта им. 7 Ноября».

Подготовка участка оставленного целика неправильной формы по пласту Полысаевскому-1 в границах шахтного поля ОАО «Шахта им. 7 Ноября» к отработке по нетрадиционной технологии началась с проходки путевого уклона № 2 в августе 1999 г. [4].

Рассечка устья путевого уклона № 2 была произведена с борта одного из забоев Моховского угольного карьера.

На своей трассе забой путевого уклона № 2 прорезает целик, оставленный для охраны участка железной дороги Новосибирск - Новокузнецк [7].

На протяжении 20 м от устья путевой уклон № 2 проводился по наносам, состоящим из суглинков. На этом протяжении он закреплен арочной металлической крепью КМП АЗУ 16-27. Далее на протяжении 288 м путевой уклон № 2 пройден по пласту угля и закреплен сталеполимерной анкерной крепью.

В качестве опорных элементов анкерного крепления (подхватов) применялись отрезки из спецпрофиля № 17, 22, швеллера № 12, 14 длиной 1,0 м с одним отверстием под анкерный стержень в центре, а также легкие верхняки - штрипсы.

Для перетяжки кровли использовалась решетчатая затяжка из металлического прутка диаметром 6-8 мм.

По расчету, произведенному специалистами НП «ЗАО «ЦАКК» в соответствии с проектными размерами выработки, в один ряд должно быть установлено четыре анкера длиной 1,8-2,0 м, расстояние между рядами анкеров должно было составлять 0,8 м. Фактически местами оно достигало 1,0 м.

При проведении путевого уклона № 2 в результате допущенных отклонений от паспорта местами над крепью выработки образовались пустоты высотой до 400 мм, которые были забучены отрезками деревянных шпал, но имелись также пустоты до 100-200 мм, вообще ничем не закрепленные (незабученные).

По проекту высота выработок должна составлять 2,5 м, фактически она колебалась от 2,4 до 2,6 м, ширина выработки должна составлять 4,0 м, но местами она увеличивалась до 6,0-7,5 м за счет дополнительной подрезки бортов. Увеличение ширины выработки проводилось специально для исследования геомеханических параметров кровли пласта.

Геологическая характеристика угольного пласта и окружающих пород приведена в таблице 1.

Общее время отработки оконтуренного целика продолжалось с 01.05.2000 г. до 1.02.01 г., т. е. в течение 8 месяцев, или 240 суток.

Величина конвергенции в путевом уклоне № 2 за время наблюдения составила не более 3,33 мм. Наиболее интенсивно она развивалась в течение примерно 15 суток, в это же время была отмечена и наивысшая скорость развития конвергенции, затем она стабилизировалась.

Таким образом, конвергенция в путевом уклоне № 2 за время наблюдения не превысила критической величины. Состояние крепления выработки было нормальным без заметных деформаций. Оборудование замерной станции № 1 в путевом уклоне № 2 было обусловлено тем, что выработка прорезала оставленный целик для охраны железной дороги Новосибирск - Новокузнецк, в связи с чем было необходимо проверить воздействие данной выработки на ее состояние.

При отработке запасов угля, заключенных в оконтуренном целике, было пройдено 16 выемочных заходок с оставлением ленточных целиков, которые затем разрежались (прорезались) выемочными печами, как показано на рисунке 10. За счет проведения выемочных печей (сбоек) ленточные целики преобразовались в «точечные» целики. В заходках № 9 и 14 были оборудованы замерные станции № 3 и 4 соответственно.

Таблица 1

Геологическая характеристика пласта Полысаевского-1 и вмещающих пород

Мощность, м

Описание

15

Основная кровля. Песчаник мелкозернистый, мощностью 15 м, / = 4-6, осж= 40-60 МПа, первичный шаг обрушения 35-40 м, вторичный и последующие - 10-15 м

12

Непосредственная кровля. Алевролит мелкозернистый, мощностью 12 м,/= 3-4, осж= 30-40 МПа, средней устойчивости, допустимая площадь обнажения до 10 м2 в течение 1 часа

0,3

Ложная кровля. Трещиноватый мелкозернистый алевролит мощностью 0,3 м,/= 2-3, склонный к обрушению вслед за выемкой угля

2,56 1,90 0,1 0,19 0,31

Пласт Полысаевский-1. Средняя мощность 2,56 м,/= 1,5. Породные прослои алевролита,/= 3. Сопротивление пласта резанию 160 кгс/см2, встречаются колчеданы размером 0,2x0,3x0,8 м,/- 8-9, объемный вес угольных пачек 1,29 т/м3, горной массы - 1,31 т/м3

5

Непосредственная почва. Алевролит мелкозернистый, мощностью 5 м,/= 4, осж= 40 МПа, сопротивление вдавливанию 4 МПа, средней устойчивости, к пучению не склонен


При отработке по камерно-столбовой технологии незначительной части запасов, заключенных в целике угля, негативные проявления горного давления в выемочных выработках не наблюдались. Наблюдались редкие обрушения пород кровли на незначительную высоту при наличии различных прослоев с потерей контакта с основной толщей непосредственной кровли.

При значительной площади отработки, которая на 28.07.01 г. достигла почти 4025 м2 (комбайн ГПКС в это время находился уже в верхней части выемочной камеры № 10), произошло незначительное обрушение кровли на сопряжении выемочной камеры № 8 и конвейерного штрека № 340. В данное время на замерных пунктах станции № 3, оборудованной в выемочной камере № 9, замеры еще не производились. Замеры на этой замерной станции были проведены гораздо позже, в период с 11.09 по 21.09.01 г.

На 11.09.01 г. комбайн ГПКС находился в ее устье выемочной камеры № 12. В это время на замерных пунктах 1-КЗ станции № 3 отмечено нарастание величины и увеличение скорости конвергенции. Особенно резко это выражено на опорном пункте № 2 замерной станции № 3.

Рис. 3. Схема оконтуренного участка угля с заходками в пределах горного отвода ОАО «Шахта им. 7 Ноября»

В связи с тем что замерная станция № 3 на 21.09.01 г. находится в отработанном пространстве, дальнейшие наблюдения по условиям безопасности продолжать было невозможно.

Но следует отметить, что в то время, как уже проходилась выемочная камера № 12, в выемочной камере № 11 произошло несколько незначительных обрушений кровли, горное давление на оставленные целики увеличивалось. Это было заметно по потрескиванию угля в целиках и его отскакиванию от целиков угля в виде отдельных мелких кусочков.

На замерных пунктах замерной станции № 2, оборудованной в конвейерном штреке № 340, в период с 11.09 по 21.09.01 г. также наблюдалось незначительное, до 2,0 мм, увеличение конвергенции.

При дальнейших наблюдениях, которые продолжались до 11.10.01 г. (комбайн ГПКС при этом прошел уже более половины выемочной камеры № 14), наблюдалось дальнейшее увеличение конвергенции. Так, на опорном пункте № 3 она достигла 2 мм и в дальнейшем стабилизировалась, но на опорном пункте № 4 на 80-е сутки после начала отработки конвергенция возросла до 7 мм.

Необходимо отметить, что когда проходилась выемочная камера № 12 (примерно 27.09 - 25.10.01 г.) и было отмечено проявление горного давления (описано выше), было принято решение целик между выемочными камерами № 11 и 12 не уменьшать в размерах и не прорезать его выемочными печами. После исполнения данного решения горное давление стабилизировалось, что позволило не только осуществить проведение выемочных камер № 13, 14, 15, 16, но и уменьшить оставленные целики до 1,0-1,5 м, а целик между выемочными камерами № 12-13 еще и преобразовать за счет проведения 11 выемочных печей.

По замерам, произведенным на пяти замерных пунктах станции № 4, оборудованной в выемочной печи № 14 (замеры производились с 3.11 по 30.11.01 г.), наблюдалось увеличение конвергенции, но она не превысила 4,0-6,0 мм. На 30.11.01 г. было уже пройдено более половины выемочной камеры № 15.

Первоначально планировалось в подготовленном к выемке целике пройти 14 выемочных камер с частичной выемкой межкамерных целиков.

В результате проводимых дальнейших наблюдений повышения горного давления не наблюдалось, и было принято решение о проходке в оставленном целике еще двух выемочных камер - № 15 и 16 с оставлением между камерами № 14-15 и 15-16 целиков угля шириной до 6,0 м с последующим их уменьшением до 1,0-1,5 м.

Как показал анализ данных наблюдений, проведенных специалистами НП «ЗАО «ЦАКК», выбранные параметры камерно-столбовой системы для горно-геологических условий пласта Полысаевского-1 в границах шахтного поля ОАО «Шахта им. 7 Ноября» позволили отработать запасы угля в оставленном ранее целике безаварийно.

Всего в оконтуренном целике угля, предусмотренного к выемке по нетрадиционной для ОАО «Шахта им. 7 Ноября» технологии (камерностолбовая), было подготовлено 26174 т угля.

В таблице 2 указаны объемы извлеченного угля из всех выработок. Всего из оконтуренного и подготовленного к выемке целика угля было извлечено 19143 тугля.

Потери угля при его извлечении в оставленных целиках составили 7031 т, или 26,86 %. Незначительные потери угля при отработке запасов в целике пласта Полысаевского-1 в границах шахтного поля ОАО «Шахта им. 7 Ноября» подтверждают, что применение камерно-столбовой системы является экономически эффективной.

Таблица 2

Характеристика полноты выемки запасов

№ п/п

Выемочная камера, №

Запасы, т

Добыча, т

Потери





т

%

1

1-4

1699

1316

383

22,54

2

5

1074

839

235

21,88

3

6

1094

920

174

15,9

4

7

1243

1041

202

16,25

5

8

1641

1358

283

17,2

6

9

1775

1463

312

17,6

7

10

1923

1559

364

18,9

8

11

2262

1923

339

14,9

9

12

2436

1227

1209

49,6

10

13

1946

427

17,9

11

14

2506

1996

510

20,4

12

15

3033

2186

847

27,9

13

16

3115

1369

1746

56,05

Итого по 16 выемочным камерам

26174

19143

7031

26,86

В результате объективных причин, обусловленных несовершенством используемого оборудования, среднемесячная добыча составила всего 2393 т. Как уже ранее отмечалось, при использовании более современного оборудования этот показатель может быть значительно увеличен за счет повышения интенсивности выемки запасов.

Отрицательным моментом при изучении геомеханических процессов, проходящих в выработках и оставленных целиках, является то, что при наблюдениях не были задействованы датчики с дистанционным съемом данных, которые позволили бы фиксировать и наблюдать протекание основных геомеханических процессов в отработанном пространстве до полного обрушения всех слоев кровли.

Необходимо отметить, что независимо от специалистов НП «ЗАО «ЦАКК» наблюдения за ходом работ производили специалисты ИГД Сибирского отделения Российской академии наук.

В результате наблюдений было установлено, что кровля в отработанных выемочных камерах обрушалась в основном через три выемочные камеры, т. е. в 27-28 м от рабочей (т. е. последней) выемочной камеры.

Прирост напряжений в целиках по замерам фотоупругих датчиков составил 0,8-1,5 МПа.

При глубине горных работ 60-70 м напряжения в целиках составили 1,9-3,1 МПа. Коэффициент прочности угля равен/= 1,5, следовательно, прочность угля на сжатие составляет не менее 15 МПа.

При расчетах прочность угля на сжатие была занижена до асж= 10 МПа. В этом случае запас прочности в оставленных целиках составляет 3,5-5,2.

Кроме того, сотрудниками ИГД СО РАН проводились измерения деформаций смещений в оставленных целиках на реперных станциях с использованием микрометренной стойки.

Было отмечено, что деформация целиков носила знакопеременный характер (нагружение, разгрузка), при этом абсолютные деформации сжатия не превышали 5,43 мм, а растяжения - 5,85 мм, относительные деформации составляли от 0,00585 до 0,00545 и во всех случаях не выходили за пределы упругих деформаций. Оставленные целики во время наблюдений не разрушались.

Данные результаты получены для горно-геологических условий пласта Полысаевского-1 в границах горного отвода ОАО «Шахта им. 7 Ноября» на глубине ведения горных работ 60-70 м.

 

.3 Использование камерно столбовой системы при отработке пласта 7-7а в горно-геологических условиях ОАО «шахта Распадская»


В условиях шахты «Распадская» отработка пласта производилась с использованием импортного оборудования фирмы «Джой». Отрабатывался пласт 7-7а в блоке № 5а. В состав оборудования входили: комбайн 12СМ18-10В, самоходный вагон на пневмоколесном ходу типа 108 С32-36УО-4.

Пласт 7-7а в пределах отрабатываемого участка имеет мощность 3,5-3,6 м, угол падения 10-12°, сопротивление угля сжатию 13,8 МПа, растяжению - 2,3 МПа. В непосредственной кровле залегают переслаивающиеся слои песчаника и мелкозернистого алевролита, основная кровля представлена крупнозернистым песчаником. Глубина горных работ 150 м в районе припойменной части реки Ольжерас[11].

Схема подготовки и отработки выемочного участка представлена на рисунке 12. Выемочный столб подготовлен тремя выработками: вентиляционным, конвейерным штреками и нижним вентиляционным штреком. Между конвейерным и вентиляционным штреками оставлен целик угля шириной 30 м для сохранения нижнего вентиляционного штрека.

Выемочный столб разрезается на блоки длиной до 80 м по простиранию. Между блоками оставляется целик угля для противопожарных мер (для изоляции отработанного блока). Ширина барьерного целика 10 м. Между вентиляционным и конвейерным штреками проводятся камеры. Ширина камер 6 м. Междукамерные целики приняты шириной 6 м. Камеры проводятся от конвейерного к вентиляционному штреку. Для крепления камер используется анкерная полимерная крепь с химическим закреплением анкеров в шпурах. Отработка междукамерных целиков производится в направлении от вентиляционного к конвейерному штреку диагональными заходками. Угол наклона заходок к оси камер 60-65°. Ширина заходок 3,3-3,4 м, длина около 7 м. При отработке междукамерных целиков через каждые три заходки оставляется подзавальный целик шириной 1,7-1,8 м. У конвейерного и вентиляционного штреков оставляются целики угля шириной 3 и 2 м.

Транспорт угля осуществляется самоходным вагоном до скребкового конвейера, который установлен в вентиляционном (нижнем) штреке. В этом случае обеспечиваются безопасные условия при разгрузке вагона и транспортирование угля конвейером.

Проветривание горных работ при проведении камер осуществляется за счет вентиляторов местного проветривания, а при отработке между- камерных целиков - за счет общешахтной депрессии.

Отработка междукамерных целиков производится без проведения опережающей камеры. При такой схеме отработки распределение горного давления осуществляется между краевой частью пласта отрабатываемого выемочного столба, погашаемым междукамерным целиком и подзавальными целиками. Запасной выход из заходки обеспечивается как вверх на вентиляционный штрек, так и вниз - на конвейерный штрек. Схема предусматривает погашение междуштрекового целика шириной 30 м после отработки 2-3 междукамерных целиков. При погашении между штрекового целика комбайн перегоняется в сбойку между конвейерным и вентиляционным штреками и тупиковым забоем, отрабатывает целик, оставляя предохранительные целички сверху и снизу шириной по 2-3 м.

Рис. 4. Схема подготовки и отработки выемочных блоков с барьерным целиком и погашением междуштрекового целика: 1 - комбайн; 2 - вагон; 3 - скребковый конвейер; 4 - барьерный целик; 5 - междукамерный целик; 6 - камера

Применение рассматриваемой технологической схемы (рис. 13) позволяет повысить безопасность отработки пожароопасных пластов; при отработке одного блока производится сразу же изоляция от выработанного пространства. Применение барьерного целика позволяет совмещать очистные работы с работами по подготовке нового блока.

Средние показатели при использовании данной схемы при отработке пласта 7-7а составили: суточную нагрузку на забой около 800 т, месячную - 16-18 т, производительность труда рабочих очистного забоя 30-32 т/вых.

 

.4 Анализ технологических схем отработки угольных пластов короткими очистными забоями


Создание высокопроизводительных проходческих комбайнов, быстроразборных скребковых конвейеров, самоходных на пневмоколесном ходу вагонов, совершенствование анкерного крепления выдвигают камерно-столбовую систему разработки пологих пластов в число конкурентоспособных.

За последние годы объемы применения камерно-столбовой системы на шахтах Кузбасса и России растут, на ряде шахт успешно отрабатываются этой системой угольные пласты на тех участках, которые невозможно было отрабатывать системой длинных столбов.

Анализ технологических схем показывает, что параметры схем изменяются в широких пределах и в каждом конкретном случае уточняются опытом.[6]

Ширина камер принимается равной 2,5-6 м, ширина междукамерных целиков изменяется от 4 до 15 м. Высота камер и междукамерных целиков принимается соответствующей вынимаемой мощности пласта. Длина захо- док зависит от ширины междукамерных целиков, а ширина заходок изменяется от 3 до 6,5 м. Площадь и форма подзавальных целиков определяются опытным путем, длина целиков соответствует длине заходок, а ширина изменяется от 1 до 3 м.

Камерно-столбовые системы различаются многообразием разработанных вариантов и классифицируются нами следующим образом (рис. 32).

По назначению они подразделяются на две группы: для отработки основных запасов в пределах всего шахтного поля (основная технологическая схема), для отработки оставленных запасов и непригодных для отработки длинными очистными забоями с использованием механизированных комплексов (вспомогательная технологическая схема).

По углу падения камерно-столбовые системы делятся также на две группы: для отработки пластов пологого падения и для отработки наклонных и крутых пластов.

По мощности отрабатываемых пластов системы можно разделить на две группы: для отработки пластов средней мощности и для отработки мощных пластов с вынимаемой мощностью более 3,5 м.

По способу выемки угля в междукамерных целиках выделено три группы схем: с буровзрывной выемкой, с комбайновой выемкой, с гидроотработкой угля.

По управлению горным давлением в очистных и подготовительных выработках схемы разделены на две группы: с полным обрушением кровли, с ограничением смещения пород и исключения выхода сдвижений пород по дневной поверхности.

Наибольшее распространение камерно-столбовая система разработки получает при отработке пологих пластов. Поэтому дальнейшая классификация технологических схем выполнена для пластов пологого падения .

По способу подготовки и отработки пластов схемы подразделяются на три группы: с лавной, блочной, столбчатой подготовкой. По направлению отработки пластов схемы подразделяются на три группы: с отработкой по простиранию пласта, по падению, с отработкой диагональными участками.

По расположению камер, являющихся основным элементом системы, схемы можно разделить также на три группы: с расположением камер по простиранию пласта, по падению, с диагональным расположением камер.

4. Выводы


1.      Камерно-столбовая система характеризуется низкими сравнительно с длинными лавами капитальными затратами, простой организацией работ, повышенной маневренностью, что придает ей высокую степень адаптируемости к различным горно-геологическим условиям, обеспечивает легкое совмещение с другими системами разработки.

2.      За счет маневренности и возможности механизации всех технологических процессов камерно-столбовая система позволяет обеспечивать высокую концентрацию горных работ, производительность труда рабочих и хорошую нагрузку на очистной участок.

3.      Камерно-столбовым системам присущи следующие недостатки:

-              высокие потери угля, более 20 %;

-              трудность проветривания горных работ и опасность возникновения эндогенных пожаров;

-              обязательное тщательное обоснование параметров камер, междука- мерных целиков для эффективного управления обрушением пород кровли.

4.      Отечественный опыт отработки угольных пластов камерностолбовыми системами является незначительным, в связи с чем геомеханические процессы, связь их с технологическими процессами в различных горногеологических условиях изучены мало. Разнообразие горно-геологических условий обусловило применение большого количества различных вариантов технологических схем с камерно-столбовыми системами, что не всегда способствует их эффективному и безопасному использованию.

5.      Отсутствие систематизации технологических схем с камерно-столбовой системой разработки, научно обоснованных методов выбора параметров системы разработки способствует необоснованному созданию новых вариантов схем на шахтах, что дополнительно осложняет вопрос по обеспечению контроля за безопасностью отработки угольных пластов. Назрела и является актуальной задача по разработке типовых вариантов технологических схем с камерно-столбовой системой и научно обоснованных методов расчета и выбора основных параметров технологических схем.

6.      Имеется много разновидностей схем в зависимости от способа отработки междукамерных целиков: с отработкой односторонними заходками, двухсторонними заходками, парными заходками, прямыми заходками, диагональными заходками, открытыми заходками, с отработкой закрытыми заходками[6].

Таким образом, видно, что камерно-столбовая система разработки представляет собой конструкцию из простейших пяти элементов (камер, сбоек, междукамерных целиков, заходок и подзавальных целиков). Обоснованное сочетание указанных элементов в каждых конкретных горно-геологических условиях позволяет своеобразно решать вопросы об управлении горным давлением. Нетрудное изменение параметров элементов системы делает систему высокоадаптируемой к изменяющимся горно-геологическим условиям, а невысокие сравнительно с механизированными длинными очистными забоями первоначальные затраты и быстрая их окупаемость ставят данную систему разработки в число высоко конкурирующих систем разработки угольных пластов. Большое количество разработанных вариантов технологических схем с использованием камерно-столбовой системы подтверждают ее легкую адаптируемость к изменяющимся горно-геологическим условиям и эффективность применения.

уголь очистной забой шахта

1. Зайденварг В. Е. Оценка остаточных запасов коксующихся углей на ликвидированных шахтах Кузнецкого и Печорского бассейнов / В. Е. Зайденварг, Д. Т. Горбачев, Н. И. Строк И Уголь. - 2002. - № 6. - С. 21-24.

2. Горностаев В. И. Развитие технологии комбинированной разработки угольных пластов / В. И. Горностаев, В. Н. Фрянов // Уголь. - 2001. - № 7. - С. 22-23.

3. Краткий И. С. Оценка целесообразности внедрения камерно-столбовой системы разработки на шахтах РФ / И. С. Краткий, А. В. Брайцев, С. В. Шатиров II Уголь, - 1998,-№3,-С. 21-35.

4. Климов В. Г. Отработка оставленных целиков угля на шахтах филиала «Ленинскуголь» ОАО «УК «Кузбассуголь» / В. Г. Климов, 3. М. Гараев, Л. М. Коновалов, А.В. Ремезов И Уголь. - 2001. - № 6. - С. 25-27.

5. Ремезов А. В. Определение параметров камерно-столбовой системы при отработке целика угля неправильной формы в пределах горного отвода ОАО «Шахта им. 7 Ноября» / А. В. Ремезов, Л. М. Коновалов, 3. М. Гараев, В. Г. Климов II Совершенствование технологических процессов при разработке полезных ископаемых: сб. науч. тр. / Научно.-техн. центр «Кузбассуглетехнология». - Кемерово, 2001. - С. 11-23.

6. Ремезов А. В. Технологии отработки пологих и наклонных угольных пластов по камерно столбовой системе в ложны горногеологических условиях Издательство «Кузбассвузиздат» - Кемерово, 2005.

. Толмачев С. А. Заключение № 4 на отработку участка пласта Полысаевского-1 в шахтном поле ОАО «Шахта им. 7 Ноября» / С. А. Толмачев; СФ ВНИМИ. - Прокопьевск, 2001.

. Торф Ю. Д. Отработка пологих пластов под ограниченными объектами: сб. науч. собщ. / Ю. Д. Торф, Г. Е. Лукашов, М. Э. Мильграм; ИГД им. А. А. Скочинско- го. - М., 1995. - Вып. 302. - С. 59-66.

9. Торф Ю. Д Короткозабойная технология отработки пологих пластов / Ю. Д. Торф, Г. Е. Лукашов II Уголь. - 1998. - № 7. - С. 18-21.

10. Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, склонных к внезапным выбросам угля (породы) и газа.(РД05-350-00) М., 2000 г.

. Инструкция по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих угольные пласты, склонные к горным ударам ( РД 05-328-99). М., 2004. - 96 с.

. Поле шахты им. Шевякова и глубокие горизонты Ольжерасского месторождения в Томь-Усинском районе Кузбасса: геологическое описание и подсчет запасов каменного угля - Ленинск-Кузнецкий : трест Кузбассуглегеология, 1973. - 180 с.

13. Правила безопасности в угольных шахтах ПБ.05-618-03 / ГУЛ НТЦ БП. - М., 298 с.

14. Регламентация порядка перехода на региональное управление выбросо-и удароопасностью свит угольных пластов при проектировании и эксплуатации глубоких шахт. - Л.: ВНИМИ, 1991. - 38 с.

. Технология и механизация подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых / Бурчаков А.С. и др. - М.: Недра, 1989. - 431 с.

. Угольная база России. Том II. Угольные бассейны и месторождения Западной Сибири. М. ООО «Геоинформцентр», 2003 с

Похожие работы на - Разработка эффективной технологии выемки мощных пологих пластов на участках с ограниченными размерами

 

Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу
Без плагиата!